Пристрої комбінаційної схемотехніки (Використання базових логічних елементів. Мультиплексори. Арифметичні пристрої. Схеми контролю), страница 3

Приклад 9.Використовуючи мультиплексор K564КП2 8:1, реалізувати логічну функцію:

Розв’язання. Оскільки ЛФ має три змінні, то вони повинні бути приєднані до адресних входів А₀ – А₂ (рис. ?). Щоб дозволити роботу мультиплексора, вхід  повинен бути заземленим. Входи даних d₀, d₂, d₃, d₅, d₇ необхідно приєднати до шини живлення, а решту входів – заземлити. В результаті схема пристрою, що використовує мультиплексор K564КП2 (зарубіжні аналоги якого – 4051BDC, 4051BDM, 4051BFC, BU4051B, CD4051BCJ, CD4051BCM, CD4051BH, CD4051BK, CD4051BKF3), має вигляд, приведений на рис. ?.

                            

                                 Табл.3.4.

x3	x2	x0	Di-
0	0	0	x4
0	0	1	x1x4
0	1	0	x1
0	1	1	1
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	x1
1	1	1	x1

В більшості серій мікросхем мультиплексори, що виготовляються в вигляді самостійних виробів, мають кількість  інформаційних входів, не перевищуючу шістнадцяти. Збільшення їх кількості досягається різними прийомами з’єднання окремих мультиплексорів. На рис. 3.12 приведена схема паралельного нарощування.

Для збільшення кількості входів необхідно підвищувати кількість адресних провідників (ємність адресного простору, адресної шини). В схемі, приведеній на рис. 3.12, розширення адресного простору досягається використанням входу V, який, об’єднаний в обох мультиплексорах через інвертор, виступає старшим розрядом адресної шини. При а₂ = 0 зміна сигналів на а₀, а₁ дозволить вибирати входи d₀ – d₃ шини даних і через елемент АБО (DD4) передавати на вихід Y. Мультиплексор DD2 при цьому відключений високим рівнем сигналу на виході DD3. При а₂ = 1 зміною а₀, а₁  забезпечується комутація входів d₄ – d₇ на вихід Y. При наявності в мультиплексорах інверсних виходів їх об’єднання забезпечується елементом І-НІ (DD5).

При необхідності суттєвого нарощування кількості комутованих інформаційних входів використовується пірамідальний спосіб нарощування. Приклад його реалізації приведений на рис. 3.13. Ця схема в реалізації є більш гнучкою. Адресні входи мультиплексорів нижчого рівня DD1 – DD4  об’єднуються паралельно і керуються молодшими розрядами адресного простору. Їх кількість визначається тільки розрядністю інформаційних входів кожного мультиплексора. Мультиплексор верхнього ступеня задає старші розряди адресного простору, завдяки яким він забезпечує комутацію виходу одного з мультиплексорів Y₀ – Y₃ на загальний вихід Y. При використанні іншої комбінаційної схемотехніки, наприклад, дешифраторів, про які буде йти мова нижче, появляються більш широкі можливості нарощування  розрядності інформаційної та адресної шин.

Схеми здвигу

Схеми здвигу – це комбінаційні пристрої, призначені для забезпечення передачі вхідного коду на вихід зі здвигом на декілька розрядів в залежності від керуючого коду. Забезпечення здвигу двійкових слів необхідно при побудові арифметичних пристроїв, в задачах узгодження шин даних при формуванні заданих часових послідовностей сигналів.

Припустимо, що нам необхідно спроектувати пристрій, на вхід якого подаються дані по нитках d₃ d₂ d₁ d₀, і їх необхідно передавати на вихід Y (y₃ y₂ y₁ y₀) зі здвигом від 0 до 3 розрядів в залежності від значення адресного двійкового коду А. Оскільки при одночасному виконанні здвигу можливі лише 4 комбінації, то для їх забезпечення достатньо мати лише дві нитки адресного слова А = а₁ а₀. Тоді функціональні залежності для кожного з виходів Y матимуть наступний вигляд:

(3.10)

З формул (3.10) витікає, що схема здвигу складається з чотирьох мультиплексорів, кожен з яких приєднаний в паралель до адресних входів, а нитки шин даних приєднані до загальної шини даних зі здвигом одна відносно іншої на один розряд (в відповідності до рис. ?).

Селектори-мультиплексори

Порівняно з мультиплексорами ТТЛ, мультиплексори, виготовлені за КМОН-технологією, мають суттєву різницю, яка полягає в використанні двонаправлених ключів, керованих через спеціальний перетворювач кодів. Тому схема комутації такого приладу має вигляд, приведений на рис. ?. Особливість такої схеми полягає в тому, що ключі DD5 – DD8, як відмічалося в розділі 2, мають двонаправлену провідність, низький опір і однаково проводять як імпульсні, так і аналогові сигнали. Це відкриває можливість використовувати їх не тільки для комутації входів d₀ – d₃ на вихід Y, а і розв’язувати ряд задач іншого характеру. Одним з таких напрямів використання є селектори – прилади, які дають можливість забезпечувати не тільки побітну цифрову передачу інформації, а й вибирати цифрові потоки інформації з будь-якого входу на вихід.

Рис.

Інший приклад використання таких приладів – це їх використання в якості демультиплексорів. Робота в такому режимі полягає в тому, що двійковий цифровий код може подаватись на вхід Y, а зніматись побітно з виходів d₀ – d₃, забезпечуючи тим самим перетворення послідовного формату в паралельний.

Прикладом мультиплексора КМОН, що побудований за таким принципом, можна назвати мікросхему 564КП2 (зарубіжні аналоги – 4051BDC, 4051BDM, 4051BFC, 4051DIE1, BU4051B, CD4051BCM, CD4051BFF3A) – мультиплексор 8:1.

3.3. Перетворювачі кодів

 Демультиплексори. Велика різноманітність кодів, які використовуються при представленні і обробці інформації (див. розділ 1), вимагає від схемотехніки спеціальних пристроїв для переводу інформації з однієї форми до іншої.

Найбільш широко використовується кодування десяткових цифр двійковим кодом, перевод двійкового коду в код семисегментних індикаторів та ряд інших. Як перший приклад, розглянемо особливість переводу цифр десяткового коду в двійковий, що забезпечується в відповідності до табл. ?.